ИСТИНА

Фазовые превращения аллотропов углерода друг в друга неоднократно описаны и подтверждены экспериментальными [1] и теоретическими [2] данными. Как правило, значения давления и температур, при которых происходят фазовые переходы, очень высокие. Понизить эти параметры позволяет метод искрового плазменного спекания (ИПС). Суть ИПС заключается в электростимулированном резистивном нагреве порошков с одновременным воздействием давления и температуры. ИПС описано для широкого круга углеродных наноматериалов (УНМ) [3]. Как правило, в результате ИПС происходит (1) совершенствование графитовой структуры, (2) фазовые превращения одного аллотропа в другие или же (3) консолидация УНМ за счет образования новых С-С связей [3]. Ранее нами было показано, что при ИПС при 1100 оС и 30 МПа частицы малослойных графитовых фрагментов (МГФ) превращались в луковичные углеродные структуры (ЛУС) [4]. В представленной работе впервые частицы МГФ, окисленные МГФ, гетерозамещенные атомами N, P и Si МГФ были спечены при 1100 оС и 30 МПа с целью получения частиц ЛУС и гетерозамещенных атомами N, P и Si-ЛУС и выявления, как их объемный и поверхностный составы МГФ влияют на их фазовое превращение. Частицы МГФ, N-, P-, Si-МГФ получали пиролитическим разложением гексана, ацетонитрила, раствора PPh3 в толуоле и SiMe4 в гексане соответственно в присутствии темплата MgO при 900 оС в течение 30 мин. MgO удаляли кипячением в HCl и промыванием водой до нейтрального значения pH промывных вод. Поверхность МГФ окисляли обработкой HNO3. В результате чего получали окисленные образцы МГФ с содержанием кислорода на поверхности, по данным РФЭС, 11.8 ат. %. ИПС осуществляли на установке Labox-625 в течение 5 мин при 1100 оС и 30 МПа, скорость нагрева 100 К мин–1. В результате ИПС получены консолидированные образцы. Состав подтвержден методом РФЭС и показано, что во всех случаях происходило уменьшение содержания гетероатомов в их составе. После ИПС менялась морфология образцов и в ряде случаев появлялись частицы ЛУС. Рассмотрены параметры ИПС, которые наибольшим образом влияют на фазовые превращения МГФ и их гетерозамещенных аналогов.